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Title: Remoção de sulfato e arsênio por ação de bactérias redutoras de sulfato em meio ácido.
Authors: Matos, Letícia Paiva de
metadata.dc.contributor.advisor: Teixeira, Mônica Cristina
Gurgel, Leandro Vinícius Alves
Keywords: Biorremediação
Arsênio
Bactérias
Sulfato
Issue Date: 2016
metadata.dc.contributor.referee: Oliveira, Juraci Alves
Barbosa, Leonardo de Paiva
Citation: PAIVA, Letícia Paiva de. Remoção de sulfato e arsênio por ação de bactérias redutoras de sulfato em meio ácido. 2016. 80f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2016.
Abstract: A remoção de Arsênio (As) em efluentes industriais pode ser realizada por processos físico-químicos ou biológicos, os quais vem sendo bastantes estudados como alternativas eficientes e de menor custo. Este trabalho visa estudar a remoção de sulfato e As(III) por bactérias redutoras de sulfato (BRS) associadas a uma biomassa proteica (BP), resíduo comumente encontrado na indústria avícola. Neste trabalho a biomassa proteica foi imobilizada em esferas de alginato de cálcio para diminuir possíveis perdas. Inicialmente, experimentos em batelada compararam a eficiência da remoção de SO4 2- e As(III) com fontes de carbono distintas (lactato de sódio, glicerol e BP), em pH ácido (5,0), em duas concentrações de As(III) (4 e 8 mg.L-1), com e sem a presença de BP. As condições de cultivo escolhidas foram utilizadas com o intuito de se diminuir os gastos com adequação do efluente e com a manutenção dos micro-organismos, visto que tanto o glicerol quanto a BP são subprodutos do agroindústria com pouco valor agregado. A remoção de SO4 2- e As(III) também foi testada em escala semí-contínua em reatores de fluxo ascendente, por aproximadamente 150 dias, utilizando-se, em algumas situações, BP imobilizada e água de torneira para o preparo do meio. As esferas de BP da porção superior e os precipitados gerados na porção inferior dos reatores foram analisados por MEV/EDS, para caracterização dos produtos. Nos testes em batelada, as concentrações iniciais de sulfato decaíram ao final dos experimentos, independentemente da condição experimental empregada, atingindo-se uma remoção final de SO4 2- entre 33-51%, ou 41-52%. empregando-se o lactato ou o glicerol como fonte de carbono, respectivamente. Na condição semi-contínua, obteve-se remoção de sulfato e As(III) de aproximadamente 74,8% e 80,0%, respectivamente. A maior remoção de As(III) alcançada foi de 6,89 mg.L-1 no reator com BP imobilizada, fonte de carbono glicerol e água destilada. A caracterização dos produtos sólidos por MEV/EDS comprovou que a biomassa imobilizada nas esferas de alginato adsorve o As. Simultaneamente, comprovou-se a participação das BRS no processo. A análise dos precipitados sólidos gerados nos reatores apontou a presença de compostos de As e enxofre, possivelmente sulfetos arsenicais, gerados a partir das reações do As(III) presente no efluente com o sulfeto biogênico gerado no processo biológico de redução de sulfato nas porções inferiores do reator. Dessa maneira, fica comprovada a eficiência do sistema aqui proposto. A cultura escolhida foi capaz de crescer em meio ácido, removendo sulfato, utilizando glicerol, BP e água de torneira como fontes de carbono e micronutrientes. A cultura de BRS foi capaz de remover sulfato e As(III) sem necessidade de oxidação prévia do As(III) a As(V) tanto por precipitação na forma de sulfeto arsenical quanto por adsorção na biomassa imobilizada em alginato de cálcio. ________________________________________________________________________________________________
ABSTRACT : The removal of arsenic in industrial effluents can be achived by physicochemical and biological processes which have been largely studied as an effective and economically feasible alternative. The purpose of this dissertation is to study the simultaneous removal of sulfate and As(III) ions by sulfate-reducing bacteria (SRB) growing in the presence of a protein biomass (BP) commonly produced by the poultry industry as a solid residue. In this study, both the microbial biomass and BP were immobilized into alginate calcium beads in order to reduce mass losses. Firstly, batch experiments were performed to compare the effectiveness of SO4 2- and As(III) removal using different carbon sources (sodium lactate, glycerol and BP) at acid pH value (5,0). Two different arsenic concentrations were tested, 4 and 8 mg.L-1of As(III) in the presence or absence of BP. These conditions were tested in order to reduce operational costs such as those necessary for conditioning the effluent pH and arsenic contents or the costs of adding carbon sources since glycerol and BP are low prices byproducts from the agroindustry. The removal of SO4 2- and As(III) were also tested in 3 semi-continuous scaled upflow reactors for more than a hundred days. Some of the experimental conditions tested involved the use of calcium aginate imobilized BP/biomas and tap water to prepare the liquid media. Some BP/biomass beads and solid precipitates were collected from the reactors and analyzed by SEM-EDX to characterize the generated solid products. During the batch experiments, the sulfate concentration decreased despite the experimental conditions at final sulfate removal ranges of 33 to 51% or 41 to 52% when using lactate or glycerol as carbon sources, respectively. The semi-continuous condition reached a sulfate removal of about 74.8% and a As(III) removal of 80,0% . The major As(III) removal was (6,89 mg.L-1) in the following experimental conditions: BP, glycerol as carbon source and distilled water. The solid products characterization by SEM/EDX give evidence that the protein biomass even immobilized in the alginate beads adsorbs arsenic ions and, the role of SRB participation in this process was also confirmed. The analysis of the solid precipitates indicated the presence of arsenic/sulfur compounds, possibly arsenic sulfides, generated by the reaction of As(III) with the biogenic sulfate which was biologically produced after the sulfate reducing at the reactor’s bottom. The system effectiveness was testified. The chosen bacterial culture was able to grow in acid media, removing sulfate by using glycerol, BP and tap water as carbon and micronutrients sources. The BRS culture was capable to remove sulfate and As(III) without the prior oxidation of As(III) to As(V) by two different mechanism: precipitation as arsenic sulfide or adsorption onto BP/biomass calcium alginate beads.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/6509
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo autor, 16/05/2016, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta.
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